继“外墙保温”、“中空玻璃”之后,太阳能热水模块将成为住宅型节能建筑的第三个标志性元素.doc

继“外墙保温”、“中空玻璃”之后
太阳能热水模块
将成为住宅型节能建筑的第三个标志性元素

建筑能耗是经济发展终端能耗，我国建筑能耗触目惊心，随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，已达全社会能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿m2，其中95%以上仍是高能耗建筑。庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的巨大负担。建筑行业全面节能势在必行。
建筑围护结构组成部件（屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门、窗、太阳能合理利用等）的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。
住宅型建筑维护结构的热损失约占家庭能耗的10％～35％，一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%，而节能却可达20%～40%，也就是说，建筑维护结构的保温可为家庭能耗节约5％～15％。“外墙保温”“中空玻璃”已成为节能建筑的两大标志性元素。
家庭热水能源消耗约占整个家庭能源消耗的15％～25％，太阳能光热的有效利用可为家庭热水节能达60％～90％，换句话说，针对住宅型的建筑，太阳能光热的有效利用可为家庭能耗节约10％～20％，而对总投资费用的增加约为1％～3％。所以，我们有理由相信：太阳能热水模块将成为住宅型节能建筑的第三个标志性元素，太阳能建筑一体化是今后建筑业发展的一个重要方向。
但太阳能热水模块要成为住宅型节能建筑的标志性建筑元素，必须具有如下特征：
1、 太阳能热水模块不能影响室内的空间；
2、 太阳能热水模块不能影响用户辅助常规能源种类的选择，如电或燃气；
3、 太阳能热水模块不能造成用户用水或用其它能源的浪费；
4、 太阳能热水模块不能降低用户生活的舒适度；
5、 太阳能热水模块必须做到简单、傻瓜；
6、 太阳能热水模块必须做到安全、长寿命；
7、 太阳能热水模块易于与建筑的外立面融合设计。
传统太阳能热水器均无法完成上述功能，很难真正实现太阳能建筑一体化，很难做到简单、安全。
新一代无水箱PCM承压太阳能热水器容易实现太阳能建筑一体化，有望成为住宅型节能建筑的第三大标志性建筑元素。
1、原理与特点介绍

PCM太阳能热水器是一款开拓“城市空间”的太阳能热水器。是一款最简单、最安全、能自身贮能的太阳能热水系统，无需泵循环、无需控制、不占空间 。该PCM太阳能热水器实现了“七个”首创：
Ø 首款太阳能“集热”“传热”“贮热”“换热”四位一体的太阳能热水器
Ø 首款“无水箱”太阳能热水器，用“PCM相变材料”代替“水箱”储热
Ø 首款无“过热”隐患的真空管式太阳能热水器
Ø 首款热能输出功率超过10KW的阳台壁挂太阳能热水器
Ø 首款即热式、可提供新鲜热水的太阳能热水器
Ø 首款可实现太阳能优先模式的太阳能热水系统
Ø 首款辅热配置可DIY的太阳能热水器

如上图所示，无水箱 即热式 新一代PCM承压太阳能热水器，利用高性能PCM相变蓄能材料，并通过同心套管式并联结构将蓄能材料置入太阳能集热管内，实现太阳能集热管集热后的在位贮存，以“PCM相变蓄能材料”替代以“水”作为蓄热介质的太阳能热水系统，实现太阳能热水器的无水箱化、模块化、建筑元素化、建筑一体化，突出的优点：
A． 去除传统笨重水箱，特别适合城市高楼各楼层以壁挂等方式安装于墙壁或阳台上。
B． 热效率高，太阳能集热管构成了天然的保温瓶结构，太阳能热量收集的多，失去的少。
C． 系统简单，安装和使用非常方便，无需专业人员安装指导。
D． 新鲜热水，新鲜用，再也不用“温吞水”，系统是承压设计，可直接与自来水系统连接，利用自来水本身压力运行，无需循环泵等其它动力，冷水一进，热水即出。
E． 热启动快，无需等待，即使在冬天，只要短时间的太阳照射，就能产出热水，并且供热温度稳定。
F． 安全可靠，没有隐患，蓄热棒增加了真空管热容，集热器再无“过热”、“冻裂”、“炸管”等危险； 采用并联管路结构，几根管路出现问题不会影响系统的运行。
G． 24小时热水供应，太阳能与任意常规能源（电热\燃气）直接对接，无缝运行。

2、技术创新之处
（1）蓄能材料的突破：
自主研发的高蓄能密度、高耐热性、高热传导性、低膨胀性、无腐蚀性、无毒无害环保型的相变蓄热材料ZN-S，最高耐温250℃，固/液体积变化率小于3％，单位体积贮热量大于650kJ/L；固态导热系数为达1.2W/m.k，反复使用无衰减，材料性能达到国际领先水平。

（2）结构的创新：
三重分离式同心结构设计，创造性的使太阳能真空集热管从单一的“集热”功能改变成具有太阳能真空“集热、传热、贮热、换热”四位一体的功能。三重分离式同心结构，最外层为成熟的真空玻璃管式太阳能集热管，中间为封装有公司自行研制的高性能相变蓄热材料的夹套型蓄热换热管，内层为开口自行回流式进出水道；三重结构真空管、蓄热管、换热管完全分离，各部件生产、装配、安装、维护均比较方便，同心结构嵌套，真空管内壁与蓄热管外壁近贴、蓄热管内壁与换热管外壁近贴，各结构间传热性能又相对较好。

（3）无“过热”、“冻结”隐患：
该PCM太阳能热水器采用中高温高密度相变蓄能材料，在蓄能型太阳能真空管热效率与热损失取得一个好的平衡，即保证了该热水器太阳能热效率，又确保了该太阳能热水器自身耐热抗冻，真正实现一款无“过热”、耐“冷冻”的无隐患的蓄能型承压真空管式PCM太阳能热水器。
（4）太阳能建筑一体化：
采用相变蓄热材料蓄积太阳热量，取代了传统水箱蓄热的，该太阳能热水系统没有传统水箱、可承压无动力运行、即热出水；该热水器可与任意电或燃气热水器以简单水路串联的方式组成复合能源供热系统，保证用户的全天候用热需求；该太阳能热水器与自来水直接相接，冷水先被太阳能加热，太阳能不足时，传统能源自动补充，真正实现了太阳能热水系统的太阳能优先模式；该太阳能热水器实现了太阳能热水器建筑模块化与建筑元素化，容易实现太阳能建筑一体化，复合能源系统容易实现DIY配置。
（5）热效率高、热起动快：
该太阳能热水系统单位轮廓采光面积的总蓄热能力大于10MJ，日有用得热量大于8MJ，30K温差出水总热量大于7.5 MJ。热启动快，相变材料比热小，即使在冬天，只要短时间的太阳照射，就能达到较高的温度水平。

3 结构与参数
结构与材质表
名称
照片
材质与说明
整体外型

由10支Φ70×2100
真空管/蓄能管/换热管等组成
联箱

2mm厚铝镁合金联箱
联箱内胆

1mm厚全铜内胆
蓄热棒

高性能蓄热材料被铝镁合金管封装
边框

特种定制的高强度铝镁合金边框
连接板

2mm厚钢质连接板
尾箱

2mm厚铝镁合金尾箱
尾托

特种孔卡式尾托
装配

台阶式螺纹连接，

性能参数表
名称
参数
备注
集热器面积
≧1.8㎡

总蓄热能力
≧18MJ

标准得热量
≧15MJ

换热能力
提供25K温差水≧150L

最高耐温
≧230℃

集热器耐压
≧0.6MPa

外形尺寸
长2300×高966×厚130mm

集热器可长时间空晒使用

整个集热器内耐25 ℃/180 ℃冷热冲击

关键词：太阳能建筑一体化， 节能建筑，太阳能热水器，无水箱太阳能热水器，PCM太阳能热水器，壁挂式太阳能热水器